Henna

Diagrama electrónico de una celda de memoria

Imagina la memoria RAM como una serie de cubetas donde puede almacenarse agua, si la cubeta está más de la mitad llena representa un 1 y si tiene menos de la mitad de agua será un 0, de esta forma trabaja la DRAM, el controlador de memoria de la computadora se encarga de llenar o vaciar las micro cubetas que en lugar de almacenar agua almacenan una carga eléctrica, pero existe un problema, estas micro cubetas tiene fuga de manera que eventualmente se vacían, esto obliga al controlador a estar constantemente llenando las cubetas que tienen información para mantener la integridad de los datos.

La velocidad con la que el controlador examina todos los contenedores se denomina ciclo de actualización o en inglés “refresh rate” y es la velocidad con la que opera la memoria.

Para acceder a los datos en la memoria, el procesador puede dirigirse directamente a cualquier celda y ver el contenido de la misma, simplemente debe conocer el número de fila y columna o “dirección de memoria” de la celda que está buscando, de ahí que la memoria RAM toma parte de su nombre “acceso aleatorio”, esto hace que la velocidad de lectura o grabación de información en la memoria sea mucho mayor que la de un disco duro, donde es necesario primero ubicar físicamente donde está la región donde queremos leer o guardar información, este tiempo que tarda la cabeza lectora/grabadora en posicionarse en el lugar correcto, hace que el desempeño del disco sea pobre comparado con la memoria RAM.

Arquitectura de una PC

Aun con toda su velocidad las celdas de memoria no servirían de nada si no es posible acceder a la información que contienen de forma eficiente, es por ello que los módulos de memoria cuentan con una serie de circuitos adicionales que se encargan entre otras cosas de lo siguiente:

• DRAM (dynamic random access memory) es la memoria que hemos descrito anteriormente, necesita una fuente de engría y un controlador de memoria para mantener sus datos.
• SRAM (static random access memory) esta memoria solamente necesita una fuente de energía, es comúnmente utilizada como memoria cache.
• FPM-DRAM (fast page mode dynamic random access memory) es un tipo de DRAM que permite acceder más rápido a los datos, también llamada “page mode memory” por el sistema de paginado que utiliza.
• EDO-DRAM (extended data out dynamic random access memory) a diferencia de la DRAM normal que solo puede leer un bloque de datos a la vez, esta memoria puede empezar a leer el siguiente bloque al mismo tiempo que envía el bloque anterior lo cual le da aún más velocidad.
• BEDO-DRAM (burst EDO-DRAM) esta memoria lee las celdas en ráfagas de 4 en un solo ciclo de procesador lo que permite menor tiempo de espera del CPU pero no puede funcionar con un bus de datos de más de 66 Megahertz.
• SDR-SDRAM (single data rate synchronous dynamic RAM) memoria que funciona sincronizada a la velocidad del bus de datos del procesador haciéndola mucho más rápida que las anteriores llegando hasta 133 Megahertz, el doble que la EDO-DRAM o BEDO-DRAM, también se conoce como PC66, PC100 o PC133, dependiendo de la velocidad a la que trabaje.
• DDR-SDRAM (double data rate synchronous dynamic RAM) al igual que la anterior, esta memoria trabaja en sincronía con el bus del procesador, pero envía datos en ambos flancos del ciclo de reloj (flanco de subida y flanco de bajada) esto le permite tener efectivamente el doble de velocidad sin necesidad de aumentar la frecuencia del bus. A esta memoria comúnmente se le llama también PC1600 (solo el número cambia) ya que el número 1600 nos dice que esta memoria puede manejar datos a una velocidad de 1.6 Gigabytes por segundo.
• DDR2-SDRAM (versión 2 de la memoria anterior) es una versión mejorada que corre más rápido que la versión anterior, pero la tecnología es básicamente la misma, actualmente se pueden conseguir equipos con DDR3 que es aún más rápida.
• RDRAM (Rambus DRAM) esta memoria fue creada por la empresa Rambus, utiliza un sistema propietario lo cual la hace mas costosa, esta memoria tuvo muchas criticas y algunas pruebas efectuadas alegaban que la ganancia en desempeño era mínima (si había alguna).

DDR-SDRAM

DDR2-SDRAM con discipador de calor integrado

RDRAM (Rambus) con discipador de calor integrado

DDR3-SDRAM

XDRAM

Arriba DIP - abajo Socket donde se inserta el DIP

SIP o SIPP de 30 pines

Los SIP o SIPP tenían “patas” al igual que los DIP pero sus 30 pines frecuentemente se doblaban, esta fue la razón principal por la que fueron reemplazados por los SIMMs o Single In-line Memory Module que fueron inventados en 1983 en los laboratorios WANG.

Estos tenían muchas ventajas sobre los SIP, en primer lugar ocupaban menos espacio en el “motherboard” o tarjeta madre, además eran fáciles de instalar y al no tener pines que sobre salieran de la tarjeta se minimizaba el riesgo de arruinarlos fácilmente.

Los primeros SIMMs tenían 30 pines incorporados en la tarjeta y luego fueron reemplazados por SIMMs con 72 pines que proveían más datos a la vez (más ancho de banda).

Los primeros SIMMs debían ser insertados a la fuerza en los conectores pero después estos fueron reemplazados por un tipo de conector llamado ZIF (zero insertion force) en los cuales el SIMM era insertado a un ángulo en el conector y luego se rotaba hasta que un par de seguros metálicos entraban en posición y fijaban el SIMM.

SIMMsde 30 y 72 pines

DIMMs

SO-DIMMs

Reloj digital antiguo, iluminado con LEDs

Existen dos tipos de semiconductores, estos pueden ser de tipo-p o de tipo-n.

En los semiconductores tipo-p existe un exceso de cargas positivas o “agujeros” mientras que en los de tipo-n hay un mayor número de cargas negativas o electrones.

Un diodo esta compuesto por una sección de semiconductor tipo-n unida a una sección de semiconductor tipo-p, con electrodos a cada lado, esta composición se conoce con el nombre de “unión p-n” y permite fácilmente el flujo de electrones del lado tipo-p o ánodo hacia el lado tipo-n o cátodo pero no en la otra dirección.

uniónp-n

Cuando no se aplica voltaje al diodo, los electrones libres del semiconductor tipo-n se “insertan” en los agujeros del semiconductor tipo-p, lo cual forma una zona llamada “zona de agotamiento” por la cual no puede fluir la corriente eléctrica, esta región recibe su nombre derivado del hecho que en ella, básicamente se han agotado todos transportadores de carga, es decir, electrones libres(-) o agujeros(+).

Para hacer que la corriente fluya nuevamente es necesario conectar el lado tipo-n del diodo a la terminal negativa de un circuito eléctrico y el lado tipo-p a la terminal positiva, los electrones que vienen de la terminal negativa repelen a los electrones que se encuentran en los agujeros de la zona de agotamiento lo cual los pone en movimiento hacia el lado tipo-p y a la vez pone a los agujeros en movimiento hacia el lado tipo-n reestableciendo el flujo de carga.

Si se conecta el diodo de forma inversa, es decir, conectamos el electrodo del lado tipo-n a la terminal positiva del circuito, los electrones (cargados negativamente) son atraídos hacia la terminal positiva del circuito y los agujeros (cargados positivamente) son atraídos hacia la terminal negativa del circuito, haciendo la zona de agotamiento aun mayor, impidiendo el flujo de carga.

Cada vez que un electrón llena un agujero, cambia su nivel de energía, a nivel atómico lo que ocurre en un LED es lo siguiente:

1. En el material semiconductor tipo-p existen “agujeros” con carga positiva.
2. Cuando un electrón “cae” en uno de estos agujeros, se mueve de la banda de conducción a la banda de valencia
3. Cuando el electrón pasa a la banda de valencia, disminuye su nivel de energía
4. La energía que se libera lo hace en la forma de un fotón dependiendo de la “cantidad” de energía que se libere.

Muchos diodos emiten radiaciones de este tipo que son invisibles al ojo humano, por ejemplo, los diodos infrarrojos que se encuentran en los aparatos de control remoto de los televisores están hechos de silicio en donde el “salto” que dan los electrones al caer en los agujeros es relativamente pequeño.

Los diodos que emiten luz visible lo hacen gracias a que su material semiconductor está hecho de aleaciones especiales que incluyen elementos como Aluminio, Galio, Indio y algunos otros, en estos, el salto de los electrones es mayor, liberando mas energía.

A pesar que todos los diodos emiten radiación, los LEDs están especialmente diseñados para liberar grandes cantidades de fotones, para esto son encapsulados en una cubierta plástica con la sección superior en forma esférica, esto permite que la mayor parte de fotones reboten en las paredes del plástico y salgan por la parte superior.

En un comienzo los LEDs brillaban con luz principalmente roja o naranja, hoy en día es posible conseguir comercialmente LEDs que producen un color específico de luz, incluyendo luz azul, blanca y ultravioleta.

La mayoría de LEDs que producen luz blanca hoy en día están hechos de un material semiconductor a base de Indio, Galio y Nitrógeno y emiten luz azul de entre 450 y 470 nanómetros de longitud de onda. Estos LEDs están cubiertos con un fósforo amarillento hecho de Itrio aluminio granate dopado con Cerio.

Parte de la luz azul emitida por el diodo es convertida por la cubierta en luz amarilla de alrededor de 580 nanómetros de longitud de onda, debido a que la luz amarilla estimula los receptores rojos y verdes del ojo, la mezcla resultante da la impresión de luz blanca, el tono resultante es comúnmente llamado “Blanco Lunar”.

Este proceso fue desarrollado por la corporación Nichia y es utilizado por ellos desde 1996 para fabricar LEDs de luz blanca.

Philips Lumileds Lighting Company es el nombre de la división de Philips que fabrica los LEDs Luxeon, estos son LEDs de alta intensidad, capaces de disipar 1 watt o más de energía.

Entre sus competidores están la compañía Cree, que también producen LEDs de alta intensidad, al igual que la Corporación Nichia.

A principios del siglo XX Henry Round fue el primero en notar que una unión de semiconductores podía producir luz.

El ruso Oleg Vladimirovich Losev independientemente creo el primer LED a mediados de los años 20, su investigación a pesar de ser distribuida en Europa fue mayormente ignorada.

Investigadores en los laboratorios de Texas Instruments encontraron en 1961 que una aleación de Arseniuro de galio producía radiación infrarroja, por lo cual les fue entregada una patente para el LED de luz infrarroja.

En General Electric, Nick Holonyak Jr. desarrolló el primer LED práctico de luz visible en 1962, el cual es considerado como el padre de los LEDs. Holonyack predijo en 1963, en la edición de febrero de Reader’s Digest que sus LEDs gradualmente reemplazarían la bombilla incandescente de Edison, actualmente esta tecnología desempeña un papel cada vez más grande en nuestro mundo moderno.